计算机网络-第四章

1、计算机网络计算机网络主讲：刘俊主讲：刘俊 沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室第四章第四章 数据链路层数据链路层v4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v4.2 4.2 数据链路实现原理与技术数据链路实现原理与技术v4.3 4.3 面向比特流的数据链路层协议面向比特流的数据链路层协议v4.4 Internet4.4 Internet数据链路层协议数据链路层协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v链路（链路（LinkLink） 是一是一条点条点到点的通信到点的通信道路道路 并且该通路是没有电源驱动的并

2、且该通路是没有电源驱动的 说明：说明： 实际上是一个逻辑上的概念实际上是一个逻辑上的概念 链路是一条通路，中间链路是一条通路，中间无任何交换无任何交换结点。即链路是无须考虑路结点。即链路是无须考虑路径选择的问题径选择的问题沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v数据链路数据链路（Data LinkData Link） 链路链路+ +控制数据传输的协议控制数据传输的协议 网络适配器（网卡）网络适配器（网卡）实现实现v帧（帧（FrameFrame） 数据链路上传输数据链路上传输的，具有确定数据结构的的，具有确定数据结构的数据单元数据单

3、元 说明：说明： 帧是一个传输单位帧是一个传输单位沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室设计数据链路层的意义设计数据链路层的意义？问题问题1：如何：如何建立一条传输的道路（逻辑上的），并能维持建立一条传输的道路（逻辑上的），并能维持该道路？该道路？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室设计数据链路层的意义设计数据链路层的意义？问题问题2 2：传输并不是在理想的传输信道（无干扰源），因此所传送的任：传输并不是在理想的传输信道（无干扰源），因此所传送的任何数据有可能出何数据有可能出差错，差错，也可能会也可能会丢失丢失，怎么处理？，怎么处理？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院

4、 网络工程教研室设计数据链路层的意义设计数据链路层的意义？问题问题3 3：发送方以多快的速率发送数据，：发送方以多快的速率发送数据，流量流量有多大，接收方总是能来有多大，接收方总是能来得及收下，并及时上交主机吗？如果不能怎么处理？得及收下，并及时上交主机吗？如果不能怎么处理？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v功能功能 流量控制流量控制 差错控制差错控制 数据链路管理数据链路管理链路链路建立、维持和拆除建立、维持和拆除 组装帧与帧同步组装帧与帧同步 透明透明传输传输 寻址寻址沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4

5、.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v 服务服务无确认、无连接服务无确认、无连接服务发送方和接收方不建立连接，直接进行数据传输发送方和接收方不建立连接，直接进行数据传输发送方不需要接收方的确认的信号发送方不需要接收方的确认的信号适合在局域网中使用适合在局域网中使用有确认、无连接服务有确认、无连接服务发送方和接收方不建立连接，直接进行数据传输发送方和接收方不建立连接，直接进行数据传输发送方需要得到接收方的确认信号发送方需要得到接收方的确认信号适合在无线通信系统中使用适合在无线通信系统中使用连接服务连接服务发送方和接收方建立连接后进行数据传输发送方和接收方建立连接后进行数据传输需要有

6、确认需要有确认适合在广域网中使用适合在广域网中使用沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v数据链路层功能数据链路层功能说明说明 数据组装数据组装 按照数据链路层的协议，将要传输的数据封装成按照数据链路层的协议，将要传输的数据封装成若干个若干个具具有固定格式的帧有固定格式的帧 帧的分类帧的分类 根据携带的信息不同，可以分为两类根据携带的信息不同，可以分为两类 数据帧和响应帧数据帧和响应帧 链路的链路的管理管理 通过协议的规定，实现链路的创建、维持和拆除通过协议的规定，实现链路的创建、维持和拆除沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络

7、工程教研室4.1 4.1 数据链路层基本概念数据链路层基本概念v数据链路层功能数据链路层功能说明说明 流量控制流量控制 协调链路两端之间的协调链路两端之间的数据流量数据流量 保证双方的数据保证双方的数据吞吐量吞吐量达到达到平衡平衡 也称为：也称为：“速度匹配速度匹配” ” 差错控制差错控制 完成差错检验完成差错检验 对出现的丢失现象，进行必要的差错处理对出现的丢失现象，进行必要的差错处理沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现实现原理与技术原理与技术v实现的原理和技术实现的原理和技术 对于链路管理，基本上通过设定特殊的帧实现对于链路管理，基本上通过设定特殊的帧实现

8、对于流量控制对于流量控制和和差错控制，采用以下两种技术：差错控制，采用以下两种技术： 停等式技术停等式技术 滑动窗口技术滑动窗口技术沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v 停等式技术停等式技术基本原理基本原理发送发送端封装数据为端封装数据为“数据帧数据帧”，并对每一个数据帧进行并对每一个数据帧进行编号编号发送时每次发送完一个发送时每次发送完一个数据帧数据帧后后停顿停顿，等待接收端回送该数据帧的，等待接收端回送该数据帧的响应帧响应帧接收端收到数据帧后，完成数据帧的处理，并接收端收到数据帧后，完成数据帧的处理，并返回表示处理结果返回表示处理结

9、果的响应帧的响应帧发送端接收到响应帧后发送端接收到响应帧后 如果是表示如果是表示正确接收正确接收的响应帧，则发送的响应帧，则发送下一个下一个数据帧数据帧 如果是表示如果是表示不正确接收不正确接收的响应帧，则准备的响应帧，则准备重新发送重新发送数据帧数据帧如此反复，完成数据的传输如此反复，完成数据的传输沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术停等式技术实现原理图实现原理图发送端发送端接收端接收端时间轴时间轴 ttp（数据传输数据传输时延）时延）tf（数据接收数据接收时延）时延）ts（数据处理数据处理时延）时延）数据数据.010101

10、011响应响应下一个下一个数据数据时间轴时间轴 t沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v几个有关时间的参数几个有关时间的参数 t tp p（数据传输时延）（数据传输时延） 从整个数据的第一位发送开始，直到最后一位到达接收方为止的从整个数据的第一位发送开始，直到最后一位到达接收方为止的时间时间 t tf f（数据接收时延）（数据接收时延） 从整个数据的第一位开始接收，直到最后一位接收完成为止的时从整个数据的第一位开始接收，直到最后一位接收完成为止的时间间 t ts s（数据处理时延）（数据处理时延） 数据在接收方处理花费的时间数据在接收方处

11、理花费的时间沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术停等式技术出现的问题出现的问题发送端发送端接收端接收端时间轴时间轴 t t时间轴时间轴 t tDATADATA（0 0）DATADATA（1 1）接收并处理接收并处理ACKACK发送端发送端接收端接收端时间轴时间轴 t t时间轴时间轴 t tDATADATA（0 0）DATADATA（0 0）接收并处理接收并处理NAKNAK出错出错重新传输重新传输沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术停等式技术出现的问题出现的问题

12、发送端接收端时间轴 t时间轴 tDATA（0）DATA（0）重新传输丢失发送端建立计数器发送端建立计数器在计数时间内没有收到响应帧在计数时间内没有收到响应帧重新传输重新传输计数时间T沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术停等式技术出现的问题出现的问题发送端发送端接收端接收端时间轴时间轴 t t时间轴时间轴 t tDATADATA（0 0）DATADATA（0 0）重复传输重复传输丢失丢失接收并处理接收并处理ACKACK计数时间计数时间T T发送端发送后启动计数器发送端发送后启动计数器接收端返回的响应帧丢失接收端返回的响应帧丢失在

13、计数时间内发送端没有收到响应帧在计数时间内发送端没有收到响应帧重新发送（重复传输）重新发送（重复传输）接收端根据数据帧编号，删除重复接收端根据数据帧编号，删除重复沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术停等式技术说明说明 链路的利用率链路的利用率U=tU=tf f / /（t tf f+2t+2tP P） t tp p：数据帧传输时延：数据帧传输时延 t tf f：数据帧接收时延：数据帧接收时延 定义定义a= ta= tP P / t / tf f 为归一化传播时延因数为归一化传播时延因数 U=1 /U=1 /（1+2a1+2a）

14、。）。 链路越长或数据帧越短，利用率越低链路越长或数据帧越短，利用率越低 沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v 停等式技术（总结）停等式技术（总结） 流量控制流量控制 只需要确定帧的大小，以满足接收方缓冲区大小只需要确定帧的大小，以满足接收方缓冲区大小 差错控制差错控制 采用采用ARQARQ方式方式 丢失帧处理？丢失帧处理？ 帧的重复处理？帧的重复处理？ 链路利用率链路利用率 U=U=（1-P1-P）/ /（1+2a1+2a） 其中其中P P为链路的误帧率。为链路的误帧率。 沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v 在一个线

15、路长度为在一个线路长度为100m的网络中，数据传输速率为的网络中，数据传输速率为10Mbps。信号在线路上传播的速度为。信号在线路上传播的速度为200m/us。在停。在停等技术中，在不考虑接收方的处理延时，链路的利用率为等技术中，在不考虑接收方的处理延时，链路的利用率为0.83，如果在原有帧长度减少，如果在原有帧长度减少100bit，则链路的利用率是，则链路的利用率是多少？给出计算结果的含义。多少？给出计算结果的含义。沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v 在下图所示的网络中，所有链路的数据传输速度为在下图所示的网络中，所有链路的数据传输速度为100Mbps，帧的大小为，帧的大小

16、为1000B，其中每个帧附加的部分，其中每个帧附加的部分大小大小20B，若主机，若主机A向主机向主机D发送一个大小为发送一个大小为980000B的的文件，则在不考虑帧的拆装时间和传播延迟的情况下，从文件，则在不考虑帧的拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送到发送到H2接收完为止，需要的时间至少是多少？接收完为止，需要的时间至少是多少？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v停等式技术特点停等式技术特点 简单，实现容易简单，实现容易 效率低，一次只能发送和接收一个帧效率低，一次只能发送和接收一个帧v可以在一次发送和接收多个帧吗？可以在一次发送

17、和接收多个帧吗？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送端发送端时间时间t t接收端接收端时间时间t t假设一次能同时发送假设一次能同时发送3 3个数据帧个数据帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送端发送端时间时间t t接收端接收端时间时间t t假设一次能同时发送假设一次能同时发送3 3个数据帧个数据帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送端发送端时间时间t t接收端接收端时间时间t t假设一次能同时发送假设一次能同时发送

18、3 3个数据帧个数据帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术基本概念基本概念 发送帧序号发送帧序号表表 用来存放本站用来存放本站允许连续发送允许连续发送的数据帧序号的数据帧序号 并且是并且是没有得到确认没有得到确认的数据帧的数据帧序号序号 是一个循环链表是一个循环链表 发送帧号变量发送帧号变量NSNS 指示指示立即要发送立即要发送的帧的序号的帧的序号沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术基本概念基本概念 接收帧序号接收帧序号表表 存放本

19、站存放本站允许连续接收允许连续接收的数据帧的序号的数据帧的序号 或或正在连续接收正在连续接收的数据帧的的数据帧的序号序号 是一个循环链表是一个循环链表 接收帧号变量接收帧号变量NRNR 指示指示目前准备接收目前准备接收的帧的序号的帧的序号沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术基本概念基本概念 发送发送窗口窗口 位于发送帧序号表中位于发送帧序号表中 窗口大小由协议确定窗口大小由协议确定 窗口用窗口用上限上限指针指针和和下限下限指针指针表示大小表示大小沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现

20、原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术基本概念基本概念 接收窗口接收窗口 位于接收帧序号表内位于接收帧序号表内 窗口大小由协议确定窗口大小由协议确定 窗口用窗口用上限上限指针指针和和下限下限指针指针表示大小表示大小沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送帧序号表发送帧序号表接收帧序号表接收帧序号表沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送窗口发送窗口沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送窗口发送窗口发送下限发送下限发

21、送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送窗口发送窗口发送下限发送下限发送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收窗口接收窗口沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收窗口接收窗口接收下限接收下限接收上限接收上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收窗口接收窗口接收下限接收下限接收上限接收上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24

22、.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下限发送上限发送上限- - 每发送一个数据帧，窗口下限下移一次每发送一个数据帧，窗口下限下移一次发 送 方 发 送 数 据 帧发 送 方 发 送 数 据 帧发送完0号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下限发送上限发送上限- - 每发送一个数据帧，窗口下限下移一次每发送一个数据帧，窗口下限下移一次发 送 方 发 送 数 据 帧发 送 方 发 送 数 据 帧发送下限发送下限发送完1号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发

23、送下限发送下限发送上限发送上限- - 每发送一个数据帧，窗口下限下移一次每发送一个数据帧，窗口下限下移一次发 送 方 发 送 数 据 帧发 送 方 发 送 数 据 帧发送下限发送下限发送完2号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下限发送上限发送上限- - 每发送一个数据帧，窗口下限下移一次每发送一个数据帧，窗口下限下移一次发 送 方 发 送 数 据 帧发 送 方 发 送 数 据 帧发送下限发送下限下限超过上限，停止发送沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下

24、限发送上限发送上限- - 每接收一个响应帧，窗口上限下移一次每接收一个响应帧，窗口上限下移一次发 送 方 接 收 响 应 帧发 送 方 接 收 响 应 帧接收一个响应帧后,假设为0号帧的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下限发送上限发送上限- - 每接收一个响应帧，窗口上限下移一次每接收一个响应帧，窗口上限下移一次发 送 方 接 收 响 应 帧发 送 方 接 收 响 应 帧发送上限发送上限接收一个响应帧后,假设为1号帧的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发

25、送下限发送下限发送上限发送上限- - 每接收一个响应帧，窗口上限下移一次每接收一个响应帧，窗口上限下移一次发 送 方 接 收 响 应 帧发 送 方 接 收 响 应 帧发送上限发送上限接收一个响应帧后,假设为2号帧的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术发送下限发送下限发送上限发送上限- - 每接收一个响应帧，窗口上限下移一次每接收一个响应帧，窗口上限下移一次发 送 方 接 收 响 应 帧发 送 方 接 收 响 应 帧接收到最后一个响应帧，上限不再移动发送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室发送下限发送下限4.

26、24.2 实现原理与技术实现原理与技术发 送 方 窗 口 的 滑 动发 送 方 窗 口 的 滑 动发送下限发送下限发送上限发送上限发送上限发送上限发送完数据帧并收到全部的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每接收一个数据帧，窗口下限下移一次每接收一个数据帧，窗口下限下移一次接 收 方 接 收 数 据 帧接 收 方 接 收 数 据 帧接收完0号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每接收一个数据帧，

27、窗口下限下移一次每接收一个数据帧，窗口下限下移一次接 收 方 发 送 数 据 帧接 收 方 发 送 数 据 帧接收下限接收下限接收完1号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每接收一个数据帧，窗口下限下移一次每接收一个数据帧，窗口下限下移一次接 收 方 发 送 数 据 帧接 收 方 发 送 数 据 帧接收下限接收下限接收完2号帧后沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每接收一个数据帧，窗口下限下移一次每接

28、收一个数据帧，窗口下限下移一次接 收 方 发 送 数 据 帧接 收 方 发 送 数 据 帧接收下限接收下限下限超过上限，停止发送沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每发送一个响应帧，窗口上限下移一次每发送一个响应帧，窗口上限下移一次接 收 方 发 送 响 应 帧接 收 方 发 送 响 应 帧发送一个响应帧后,假设为0号帧的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每发送一个响应帧，窗口上限下移一次每发送一

29、个响应帧，窗口上限下移一次接 收 方 发 送 响 应 帧接 收 方 发 送 响 应 帧发送一个响应帧后,假设为1号帧的响应帧接收上限接收上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每发送一个响应帧，窗口上限下移一次每发送一个响应帧，窗口上限下移一次接 收 方 发 送 响 应 帧接 收 方 发 送 响 应 帧接收上限接收上限发送一个响应帧后,假设为2号帧的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接收下限接收下限接收上限接收上限- - 每发送一个响应

30、帧，窗口上限下移一次每发送一个响应帧，窗口上限下移一次接 收 方 发 送 响 应 帧接 收 方 发 送 响 应 帧发送完最后一个响应帧，上限不再移动接收上限接收上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室接收下限接收下限4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术接 收 方 窗 口 的 滑 动接 收 方 窗 口 的 滑 动接收下限接收下限接收上限接收上限接收上限接收上限接收完数据帧并发送完全部的响应帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术出现的问题出现的问题D0D0D1D1D2D2A0A0N1N1D3D3D

31、4D4D5D5发送端发送端接收端接收端t tt tA2A2D1D1帧帧出错出错怎么处理？怎么处理？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v 滑动窗口滑动窗口技术技术问题解决办法问题解决办法 帧检验错误（采用退后帧检验错误（采用退后n n帧的方法）帧的方法） 接收站发现某一个帧出错，则马上回送一个接收站发现某一个帧出错，则马上回送一个NAKNAK响应帧（表示错误出现响应帧（表示错误出现的帧），并从该帧开始连续删除后续的的帧），并从该帧开始连续删除后续的n n个数据帧，然后继续接收。个数据帧，然后继续接收。 发送站在发送数据帧的时候，不断检测有

32、无发送站在发送数据帧的时候，不断检测有无NAKNAK响应帧响应帧 如果有，则将正在发送的帧发完后，马上将发送窗口的下限（如果有，则将正在发送的帧发完后，马上将发送窗口的下限（NSNS值）退值）退回回n n个序号，从存储器中取出副本重发前面个序号，从存储器中取出副本重发前面n n个数据帧个数据帧 发送站最后继续发送新的数据帧发送站最后继续发送新的数据帧沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室后退后退N帧帧ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限0号帧的响应帧接收后，没有错误，则发送上限下移一位沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室后退后退N帧帧ARQ方法说明方

33、法说明发送上限发送上限发送下限发送下限发送上限发送上限1号帧的响应帧接收后，没有错误，则发送上限下移一位沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室后退后退N帧帧ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限发送上限发送上限2号帧接收后，有错误，则发送上限不再移动沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室后退后退N帧帧ARQ方法说明方法说明发送下限发送下限发送上限发送上限发送下限回退到2号帧的位置发送下限发送下限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室后退后退N帧帧ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限从2号帧开始，重新发送以后的所有帧发送下限发送下限沈阳化工大

34、学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术 帧检验错误（采用选择重发的方法）帧检验错误（采用选择重发的方法） 接收站在发现接收的数据帧出错后，在返回一个响接收站在发现接收的数据帧出错后，在返回一个响应帧上面附加出错帧的序号应帧上面附加出错帧的序号 发送站根据这个序号从存储器中选择副本发送站根据这个序号从存储器中选择副本 插入到发送帧队列前面给予重发插入到发送帧队列前面给予重发沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室选择重发选择重发ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限0号帧的响应帧接收后，没有错误，则发

35、送上限下移一位沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室选择重发选择重发ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限1号帧的响应帧接收后，没有错误，则发送上限下移一位发送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室选择重发选择重发ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限2号帧的响应帧接收后，有错误。将2号帧插入到7号帧位置后续的帧依次后移。发送上限继续下移一位发送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室选择重发选择重发ARQ方法说明方法说明发送上限发送上限发送下限发送下限发送上限发送上限沈阳化工大学 计算机科学与技术学院

36、网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术出现的问题出现的问题D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5发送端发送端接收端接收端t tt tD1D1帧帧丢失丢失怎么处理？怎么处理？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术特殊处理特殊处理 为了提高信道的利用率，可以减少响应帧的传输为了提高信道的利用率，可以减少响应帧的传输 规定：如果接收方只发回规定：如果接收方只发回n号帧的响应帧，则表示号帧的响应帧，则表示n号帧之前的所号帧之前的所有帧都接收成功，并且没有错误有帧都接收成

37、功，并且没有错误沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术 流量控制流量控制 通过限制通过限制接收窗口上限接收窗口上限推进的速度推进的速度 通过限制接收方通过限制接收方发送响应帧发送响应帧的速度的速度 限制限制窗口的大小窗口的大小沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术 差错控制差错控制 采用采用ARQARQ控制方式控制方式 丢失帧丢失帧 帧检验错误帧检验错误采用采用退后退后n n帧帧的方法的方法采用采用选择重发选择重发的方法的方法沈阳化工大

38、学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.24.2 实现原理与技术实现原理与技术v滑动窗口技术滑动窗口技术 链路利用率链路利用率 U=1 U=1 （W1+2aW1+2a） U=W/U=W/（1+2a1+2a） （W1+2aW1+2a） W W为窗口大小为窗口大小沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v 用户用户A与用户与用户B通过卫星链路通信，传播延迟为通过卫星链路通信，传播延迟为270ms，假，假设数据速率是设数据速率是64Kbs，帧长为，帧长为4000bit，若采用停等流，若采用停等流控技术通信，则最大链路利用率是多少？若采用后退控技术通信，则最大链路利用率是多少？若采用后退

39、N帧帧ARQ协议通信，发送窗口为协议通信，发送窗口为8，则最大链路利用率是多少？，则最大链路利用率是多少？若采用后退若采用后退N帧帧ARQ协议，发送方已经发送了编号为协议，发送方已经发送了编号为07的帧，当计时器超时时，若发送方只收到的帧，当计时器超时时，若发送方只收到0、2、3号帧的确号帧的确认，则发送方需要重发的帧的个数是多少？认，则发送方需要重发的帧的个数是多少？沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.3 4.3 面向比特流的链路层协议面向比特流的链路层协议v19741974年年 IBMIBM公司推出公司推出SANSAN体系结构，采用体系结构，采用SDLCSDLC数据数据链

40、路层协议链路层协议vANSIANSI推出推出ADCCPADCCP，作为美国国家标准，作为美国国家标准vISOISO推出推出HDLCHDLC，作为国际标准，作为国际标准ISO3309ISO3309vCCITTCCITT推出推出LAPLAP和和LAPBLAPB，作为，作为X.25X.25组成部分组成部分v高级数据链路控制协议高级数据链路控制协议HDLCHDLC High-level Data Link ControlHigh-level Data Link Control沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v基本概念基本概念在数据链路上负责组织数据流，并负责处理不可恢复差错的通信站。

41、发送命令主站主站在链路上除了主站的其它通信站都称为次站。发送响应次站次站一个通信站既是主站，又是次站，这个站称为混合站。既发送命令也发送响应混合混合站站HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室HDLCHDLC协议协议v基本概念基本概念链路结构链路结构 非平衡结构非平衡结构在信道上只有1个主站其余为次站沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室HDLCHDLC协议协议v基本概念基本概念链路结构链路结构 非平衡结构非平衡结构在信道上只有1个主站其余为次站 平衡结构平衡结构 在信道两端使用混合站在信道两端使用混合站沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程

42、教研室HDLCHDLC协议协议v基本概念基本概念链路结构链路结构 非平衡结构非平衡结构在信道上只有1个主站其余为次站 平衡结构平衡结构对称结构对称结构 在信道两端使用混合站在信道两端使用混合站 在信道两端各有主站和次站在信道两端各有主站和次站沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v基本概念基本概念链路传输方式链路传输方式HDLCHDLC协议协议次站只有在得到主站发出的允许传输指令后，才开始响应传输。 适用于非平衡结构正常响正常响应方式应方式（NRMNRM）次站不必等到主站发出的允许传输指令，就可以开始响应传输。适用于非平衡结构异步响异步响应方式应方式（ARMARM）每个复合站都可以

43、平等的发起数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。适用于平衡结构异步平异步平衡方式衡方式（ABMABM）沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议v数据帧结构数据帧结构沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v标志字段标志字段F F（8 8位）位） 填充填充值为值为“01111110011111

44、10”，表示一个，表示一个帧的开始和结束帧的开始和结束 对于在对于在F F之间出现之间出现F F字段内容的时候，采用字段内容的时候，采用“0 0插入插入”处理处理 在在5 5个连续个连续“1”1”后插入一个后插入一个“0”0” 接收方判断出现接收方判断出现5 5个连续个连续“1”1”后是否为后是否为“0”0” 如果是，则删除该位如果是，则删除该位“0” 0” 标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字

45、段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v地址字段地址字段A A（8 8位位或或1616位位） 首位首位为为“1”1”时采用时采用8 8位地址，首位为位地址，首位为“0”0”时采用时采用1616位地址位地址 使用非平衡方式传输时，填入从站地址使用非平衡方式传输时，填入从站地址 使用平衡方式传输时，填入应答站地址使用平衡方式传输时，填入应答站地址 填入全填入全“1”1”，表示广播地址，要求全部站接收，表示广播地址，要求全部站接收标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位位）控制字段控制字段C C（8

46、8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v控制字段控制字段C C（8 8位）位） 根据根据前两位的取值决定帧的前两位的取值决定帧的类型类型 共有共有3 3种类型的数据帧种类型的数据帧 信息帧、监控帧、无编号帧信息帧、监控帧、无编号帧标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FC

47、SFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v信息字段信息字段I I（可变）（可变） 存放上层需要传输的数据存放上层需要传输的数据v帧检验字段帧检验字段FCSFCS（1616位或位或3232位）位） 采用采用CRCCRC检验方法检验方法 检验：地址字段检验：地址字段A A、控制字段、控制字段C C、信息字段、信息字段I I标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字

48、段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v特殊帧的结构特殊帧的结构 无特殊作用，只是保留无特殊作用，只是保留标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室v控制字段控制字段C C（8 8位）位） 根据根据前两位的取值决定帧

49、的前两位的取值决定帧的类型类型 共有共有3 3种类型的数据帧种类型的数据帧 信息帧、监控帧、无编号帧信息帧、监控帧、无编号帧标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）HDLCHDLC协议协议沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室b0b1b2b3b4b5b6b70N（S）P/FN（R）信息帧（信息帧（I I）10监控监控P/FN（R）监控帧（监控帧（C C）11P/F

50、无编号帧无编号帧HDLCHDLC协议协议标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室HDLCHDLC协议协议- -信息帧信息帧标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/32

51、16/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）b0b1b2b3b4b5b6b70N（S）P/FN（R）N ( S ) 表 示 当 前 发 送 的 信 息 帧 编 号 ， 按 照 模表 示 当 前 发 送 的 信 息 帧 编 号 ， 按 照 模 8 计 数计 数N ( R ) 表 示 准 备 接 收 的 帧 编 号 ， 按 照 模表 示 准 备 接 收 的 帧 编 号 ， 按 照 模 8 计 数计 数沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室HDLCHDLC协议协议- -信息帧信息帧标志字段标志字段F F（8 8位）位）地址字段地址字段A A（8/168/16位）位）控制字段控

52、制字段C C（8 8位）位）信息字段信息字段I I（可变）（可变）帧检验字段帧检验字段FCSFCS（16/3216/32位）位）标志字段标志字段F F（8 8位）位）b0b1b2b3b4b5b6b70N（S）P/FN（R）P / F 表 示 探 询 或 终 止表 示 探 询 或 终 止如 果 是 探 询 含 义 ， 则 是 主 站 设 置 。如 果 是 探 询 含 义 ， 则 是 主 站 设 置 。“ 0 ” 表 示 没 有 含 义 ；表 示 没 有 含 义 ；“ 1 ” 表 示 允 许 次 站 发 送 数 据 帧表 示 允 许 次 站 发 送 数 据 帧如 果 是 终 止 含 义 ， 则 是 次 站 设 置如 果 是 终 止 含 义 ， 则 是 次 站 设